锅炉改造技术

锅炉改造技术山东恒涛节能环保有限公司技术中心2013年1月目录一、锅炉改造二、余热利用三、搪瓷空预器搪瓷波纹板搪瓷管锅炉岛锅炉本体一、锅炉改造锅炉改造基本简介锅炉使用寿命一般为30年，正常情况下基本上4年大修一次，每年度都有小修计划，市场容量大。如果锅炉运行出现非正常情况或用户有特殊要求，则需要对锅炉进行改造。锅炉改造不仅是锅炉本体问题，还牵扯到锅炉范围内所有辅机、管道等配套设备问题。锅炉改造前应进行全面的分析，确定改造方案，然后再进行详细计算与图纸设计。现运行的基本炉型燃煤类：循环流化床、煤粉炉、链条炉、沸腾炉。其他类：油/气炉、生物质锅炉、余热锅炉、垃圾（污泥）炉、碱回收炉等。锅炉改造的主要类型锅炉增容改造燃料改变锅炉改造提高锅炉效率改造锅炉主要部件改造锅炉大修部件更换锅炉增容改造锅炉增容改造的两种类型：锅炉达到设计出力，但用户需要提高出力。锅炉达不到额定出力，用户要求提高出力改造。锅炉增容改造的主要技术增加炉内受热面。增加水冷屏或增加炉内省煤器屏受热面。增加水冷受热面。通过抬高锅炉或改变水冷壁的布置结构以增加水冷受热面。改变燃烧方式。链条炉改为沸腾加循环燃烧方式等。燃料改变锅炉改造燃煤炉改为油、气炉油、气炉改为燃煤炉掺烧其他燃料改造实际燃燃料偏离设计燃料改造提高锅炉效率改造降低排烟温度调整燃烧器及配风更改燃烧方式以降低各项热损失锅炉主要部件改造参数达不到设计要求改造结构形式改造防腐改造防磨改造主要改造部件：水冷壁、过热器、省煤器、空预器等锅炉大修部件更换单个部件更换。如省煤器、空预器、过热器等多个部件整体更换。按照客户的要求对锅炉的相关部件进行整体更换，而不做改动主要炉型改造技术循环流化床锅炉常见问题及改造问题一：出力不足或锅炉增容改造问题二：排烟温度过高问题三：风室漏灰问题四：床面流化不均问题五：炉膛水冷壁磨损、省煤器磨损问题六：掺烧其他燃料（气体、污泥、煤泥、生植物等）问题七：省煤器、空预器积灰及腐蚀问题一：出力不足或锅炉增容改造燃料分析：分析：检查燃料粒度及其分级是否符合设计要求。措施：不符合时应加强炉前碎煤设备的碎煤粒度。分离器分析：分析：分离器参数设计是否合理，是否漏风，中心筒是否烧坏或掉落，返料器是否有异常。措施：改进中心筒或更换中心筒，更换反料器，加强密封焊接。受热面分析分析：炉膛受热面是否足够，省煤器受热面是否足够。措施：增加炉内水冷屏，炉内省煤器屏，增加省煤器受热面积（光管改翅片管）。问题二：排烟温度过高分析：排烟温度是否超过设计值，排烟热损失大。措施：对省煤器进行改造，增大省煤器受热面积。问题三：风室漏灰分析：原设计风帽是否为菌状风帽或其他容易漏风风帽。措施：菌状或其他风帽改造为钟罩型风帽。问题四：床面流化不均分析：风帽布置是否均匀，是否存在对吹偏吹现象，风压风量是否满足要求，床料粒度是否符合要求。措施：改造流化床，选择合适的参数，布风板重新开孔，更换风帽。风室加装导流板，更改风室结构，保

证送风均匀。问题五：炉膛水冷壁磨损、省煤器磨损分析：烟气流速是否过高，结构设计是否合理。措施：改造水冷壁让弯结构，增加防磨措施（防磨瓦、打浇注料等）；改变结构消除烟气走廊，降低烟气流速。问题六：掺烧其他燃料（气体、污泥、煤泥、生植物等）分析：掺烧燃料的性质，混合燃烧的特点，对燃烧系统的影响（尤其鼓引风机）。措施：核算最大掺烧量，改造燃烧器及送引风系统，增加相应燃料供给系统。问题七：省煤器、空预器积灰及腐蚀分析：烟气流速是否合适，省煤器空预器布置的节距是否合适，空预器是否存在低温腐蚀。措施：改造省煤器，选择合适烟气流速，加装吹灰装置。空预器加装暖风器，低温段改为搪瓷管或考登钢。煤粉锅炉常见问题及改造问题一：煤种变化引起的问题问题二：过热器气温过高、过低问题三：炉膛水冷壁结焦、过热器结焦问题四：负荷调节范围问题五：飞灰、灰渣含碳量高问题六：NOx含量高煤粉锅炉常见问题及改造问题一：煤种变化引起的问题分析措施:煤粉炉一般是针对设计煤种，适应燃煤变化范围很窄。煤质变差会导致锅炉出力不足，煤质的变化会引起烟气量的变化，会引起一些问题（过热器温升高、省煤器磨损、排烟温度升高等），因此对煤质变化引起的问题是个系统问题，需要综合考虑解决。问题二：过热器气温过高、过低分析：锅炉受热面布置是否合理，过热器分级是否合理，减温装置是否正常运行。措施：改造燃烧器，增加摆动装置，选择合适的减温装置，改造过热器。问题三：炉膛水冷壁结焦、过热器结焦分析：设计是否存在问题（截面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷），煤质是不是有问题。措施：综合考虑设计、煤质、空气动力场等因素，根据具体情况进行相关改造。问题四：负荷调节范围分析：一般煤粉炉调节范围为：70-110%，限制了煤粉炉负荷的条件范围。措施：改造为浓淡燃烧器，可实现锅炉负荷在40-110%范围内调节。问题五：飞灰、灰渣含碳量高分析：锅炉燃烧系统措施：改造调整燃烧器，组织良好的炉内空气动力场，使烟气具有良好的炉内充满度，延长燃烧时间，减少各项损失。问题六：NOx含量高分析：煤种含N量较高，燃烧器是否为低N燃烧器措施：采用低N燃烧技术，分级配风燃烧方式，住燃区低氧燃烧，上部加燃尽风，一般可使Nox含量降低30%以上。链条炉排锅炉主要改造类型飞灰、大渣含碳量高，化学不完全燃烧损失改造改造方案：改造炉拱、二次风，使燃烧更充分，燃烧时间更长。改造为循环流化床改造方案：锅炉加高，水冷壁改为膜式壁，增加分离器、返料器、布风床、给煤机、点火器等。改造为燃油（气）锅炉改造方案：增加燃烧器，改造水冷壁与炉排。增加锅炉出力改造改造方案：炉膛抬高增加炉膛受热面积、省煤器受热面积，加蒸发器等。工程实例锅炉增容改造（夏津热电、文丰钢铁等）项目：夏津县热电有限公司75t/h循环流化床锅炉改造锅炉现存问题：锅炉省煤器高温段磨损严重，中温段和低温段也开始出现管路泄漏。过热器底部积灰严重。用户要求将额定蒸发量由原来的75t/h提高至85t/h。改造方案：增加四片水冷屏。省煤器由光管式改造为螺旋翅片管改造后的实际运行情况锅炉额定蒸发量达到85t/h过热器、省煤器运行良好。提高锅炉效率改造（时风集团项目、滨州天鸿项目等）项目一：山东时风（集团）有限责任公司130t/h循环流化床锅炉改造锅炉现存的问题排烟温度高返料不好，流化效果差，床温高。改造方案：改造省煤器。为降低排烟温度将光管省煤器改造成翅片管省煤器。

改造流化床。将菌状风帽改造为迷宫型钟罩式风帽，布风板根据面积与风量重新开孔。

改造返料器。返料器的布风方式由风管式改造为风帽式，并增加反料风机（高压罗茨风机）。改造后实际运行情况：锅炉额定蒸发量达到130t/h，排烟温度降到设计值。床料流化效果与返料效果良好。项目二：西飞国际SHL35-1.6-AII型链条炉改造（未实施）。锅炉存在的问题：锅炉出力不足。燃烧效率低。排烟温度高。改造方案：改变燃烧方式。将链条炉的燃烧方式改变为沸腾炉燃烧方式。增加飞灰分离回燃装置。改造省煤器。锅炉大修部件更换（新龙项目、莱州龙泰项目等）项目一：莱州龙泰热电有限公司2#循环流化床锅炉（130t/h)大修更换。改造范围：高温省煤器、低温省煤器二次过热器空气预热器埋管改造更换炉墙及其其他部位的前期拆除和后期的砌筑、保温、设备恢复、调试运行，吹管等莱州龙泰现场照片项目二：山东新龙集团有限公司220t/h煤粉锅炉改造大修原因：原为东锅设计，后拆迁至寿光新龙集团，受热面频繁爆管，无法进行正常运行。更换范围：水冷系统。过热器系统：屏式过热器、顶棚过热器、包墙过热器、高温过热器、低温过热器。省煤器系统：高温段全部更换；低温段改温螺旋翅片管。空气预热器。新龙现场照片二、余热利用中国能源利用现状随着经济的高速增长，中国的能源消费量与日俱增，现已成为世界仅次于美国的能源消费大国。目前中国能源利用率仅为30%，大量余热以各种形式被排到大气中，因此余热回收利用在中国具有重要的意义。各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%至67%，可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%。对于火力发电厂，合理的利用烟气余热对调高机组效率，减少煤耗有重要作用。余热资源按其温度来划分可分三类：高温余热（温度高于500℃的余热资源）中温余热（温度在200-500℃的余热资源）低温余热（温度低于200℃的烟气及低于100℃的液体）余热回收的方式与原则余热回收方式：热回收（直接利用热能）。动力回收（转变为动力或电力再用）。余热回收原则：高温烟气余热应优先由本设备或本系统加以利用。余热余能可利用来生产蒸汽、热水或热空气，以及生产动力等。进行企业综合热效率及经济可行性分析。应对必须回收余热的热源载体，制定利用具体管理标准。火电厂烟气余热利用烟气余热利用的方向预热助燃空气预热并干燥燃料加热凝结水、热网水主要余热利用技术低压（温）省煤器蒸汽换热器低压（温）省煤器低压（温）省煤器是利用锅炉排烟余热、节约能源的有效措施之一。低压（温）省煤器安装在锅炉尾部，与主回水成并联布置，其进口水取自汽轮机的低压回热系统。进入低省的凝结水吸收锅炉排烟热量后，在除氧器入口与主凝结水回合。低省跨过若干级加热器，利用级间压降客服低省本体及连接管的流阻，不必增设水泵，提高了运行的可靠性，同时也实现了排烟余热的梯级利用。结构形式与普通省煤器一致，材质更考虑防腐蚀。火电厂工艺流程图蒸汽换热器基本类型蒸汽与水换热蒸汽与冷空气换热应用市场垃圾焚烧锅炉。由于烟气中含有大量的腐蚀物质，常规空预器无法适应此种工况，通常采用蒸汽空预器，

用蒸汽来加热空气，使锅炉一二次风达到设计的温度，保证锅炉稳定运行。其他行业使用的蒸汽换热器。典型的蒸汽空预器结构分为高温段与低温段。高温段使用高温高压的蒸汽（饱和或过热）与空气换热，低温段的气源则来自汽机抽气或二次闪蒸。换热元件采用翅片管。可以采用蛇形管形式，也可以采用直管形式。为保证一定的蒸汽流速尽量采用小的基管。空预器可以布置在水平通道，也可以布置子垂直通道。蒸汽空预器三、搪瓷空预器空预器分类回转式与管式空预器比较回转式空气预热器是现在各大电厂锅炉上普遍采用的烟气尾端换热装置。与管式空气预热器相比，回转式空气预热器具有结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、利于安装布置、低温腐蚀较管式换热器轻等特点，适于在大型锅炉上使用。回转式空气预热器的缺点是漏风量大，安装结束后一般为8%～12%，运行一段时间后为15％～30％，远远大于管式换热器5％以下的漏风量。回转式空气预热器的结构复杂、制造工艺和安装要求高、运行维护工作量大，热态自动控制也较为困难。回转式空预器模型回转式空预器结构回转式空预器的结构和工作原理空预器的转子实际上是一个上下开口的巨大筒体，在其内部装有大量蓄热单元。蓄热单元由蓄热元件组成，蓄热元件是把物理比热较高的金属材料制作成凹凸不平的波浪型片状，以增大其与空气的接触面积。在转子的上下表面上又使用径向密封片分隔出若干扇形面积的小区域。以转子的某一个扇形区域为例，当这个扇形区转动到热风侧时，高温的烟气由热风仓的顶部流入，穿过该扇形区域从转子的下方流出；转子继续转动到冷风侧时，低温的空气由一次风仓或二次风仓的底部流入，穿过该扇形区域从转子的上方流出。在这个过程中，高温的烟气在流过蓄热元件时将热量传导给蓄热元件，并由转子转动到冷风侧，再把热量传递给一、二次风，使的冷空气被预热。回转式空预器的结构和工作原理回转式空预器的受热元件（波纹板）常用的受热元件板型有DU、CU和NF三种。每一种板型都是由定位板和波纹板组成的。波纹板的波纹为有规则的斜波纹，定位板则是垂直波纹与斜波纹相间。波纹板与定位板的斜波纹与气流方向成一定夹角，以增强气流扰动，强化传热。定位板即是受热面，又将波纹板相互固定在一定距离，保证气流有一定的流通截面积。布置在转子内的波纹板沿转子高度方向（烟气流动方向）公分三层，即热端层、中间层及冷端层。分三层的目的是便于波形板的更换，因热端及中间层不易被腐蚀，可用普通碳钢，厚度较小，层高可较大，而冷端易受低温腐蚀，采用耐腐蚀波形厚度较大，层高可较小。对于固体燃料，热端和热端中间层采用24GA材料DU型受热元件，冷端层和冷端中间层采用18GA材料NF型受热元件。对于气体燃料，采用CU受热元件，CU型受热元件材料可采用普通碳钢。在腐蚀严重条件下，冷端采用搪瓷受热元件。波纹板板型波纹板板型波纹板结构特性传热元件——波纹板空预器低温腐蚀空气预热器布置在省煤器之后的烟道中，利用烟气的余热加热锅炉燃烧所需的空气，以提高整个机组的经济性。由于烟气中含有水蒸气，而烟气中水蒸汽的露点(即水露点)一般在30-60℃,是较低的，在燃料燃烧过程中，根据燃料中灰分的性质和采用的燃烧方式，燃料中的硫分可能有大部分(约70-80%)形成SO2及SO3并转入烟气中，烟气中的三氧化硫与水蒸汽形成硫酸蒸汽，而硫酸蒸汽的露点(也叫酸露点或烟气露点)则较高，根据有关研究，烟气中只要有少量的三氧化硫，烟气的露点也会提高很多。烟气露点的提高，使低温受热面在壁温低于烟气露点以下的部分有大量硫酸蒸汽凝结，引起该处受热面金属的严重腐蚀及堵灰。SCR烟气脱硝SCR烟气脱硝对空预器的主要影响烟气中SO2向SO3的转化率增加，烟气酸露点温度随之升高，由此加剧空预器的酸腐蚀和堵灰。SCR脱硝系统中逃逸的氨气与烟气中的SO3和水蒸气生成硫酸氢氨，在一定温度范围内呈液态的硫酸氢氨具有很大的粘性，易沉积在空预器的管子表面并吸附烟气中的飞灰，加剧空预器堵灰。SCR烟气脱硝空预器烟气与空气的冷热端压差增加，导致空预器直接漏风增大。SCR烟气脱硝系统影响烟气的流场分布，影响传热。SCR脱硝空预器主要技术要求SCR脱硝装置中SO2/SO3转化率≤1%SCR脱硝装置中氨逃逸率≤3ppmSCR脱硝装置烟气压力损失≤1500Pa换热元件采用先进镀搪瓷工艺，选用先进金属基